Преобразователь светового потока в частоту генерируемых импульсов Советский патент 1979 года по МПК H03K3/281 

тбрОв дбполнйтельных цепочек соединены с катодами основных воспринимающих фотодиодов, которые подсоединены к базам противоположных ключевых транзисторов .и аноды которых подключены к эмиттерам нагрузочных транзисторов и к минусовой шине источника питания, два дополнительных фотодиода, находящиеся в затемненном состоянии, одного тйпаТ й воспринимающими, подсоединены каждый анодом к эмиттеру транзистора со свободным коллектором, а катодом к его базе, а два дополнительных воспринимающих фотодиода подключены анодами к базам транзисторов, являющихся коллекторной нагрузкой ключевых транзисторов, а катоды их соединены с эмиттерами ключевых транзисторов и с плюсовой щиной источника питания, куда подключены также вторые выводы и подвижные контакты йбдстроечных резисторов.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема преобразователя светового потока в частоту генерируемых импульсов, в котором ключевые транзисторы I (2) типа р-п-р с нелинейными коллекторными нагрузками в виде транзисторов 3(4) типа п-р-п с подстроечными базовыми резисторами 5 (6) подключены эмиттерами к плюсовой щине источника питания, основные времязадающ,ие конденсаторы 7 (8) подключены одними обкладками к коллекторам транзисторов 1,3(2,4), а другими к базам ключевых транзисторов 2 (1) параллельно конденсаторам 7 (8) подключены дополнительные цепочки, в которых последовательно соединены конденсаторы 9 (10) и транзисторы со свободными коллекторами 11 (12), параллельно переходам эмиттер -база последних подключены дополнительные затемненные фотодиоды 13(14) анодами к эмиттерам, катодами . к базамуказанных транзисторов, основные воспринимающие диоды 15(16) подключены катодами к базам ключевых транзисторов 2 () и анодами к минусовой щине источника питания, а дополнительные воспринимающие фотод.иоды 17(18) подключены гтара ллельно подстроечным базовым резисторам 5(6) - анода ми к базам нагрузочных транзисторов 3(4), катодами к плюсовой йщне источника питания.

Преобразователь светового потока работает по принципу мультивибратора с самовозбуждением и преобразует уровень светового потока Ф, воспринимаемый фотодиодами 15, 16, в частоту генерируемых импульсов --- - - -

Использование дополнИтёЛьТГы( воспринимающих фотодиодов 17, 18, включенных параллельно подстроечным резисторам 5, 6, позволяет расщирить диапазон преобразования предлагаемого устройства. В прототипе диапазон преобразования определяется коэффициентом насыщения ключевых транзисторов , 2 и не может превыщать

десяти. Дополнительные фотодиоды 17, 18 воспринимают тот же световой поток, что и основные фотодиоды 15, 16. Введение фотодиодов 17, 18 позволяет уменьшить

насыщение ключевы.х транзисторов за счет

одновременного изменения базового тока ключевых транзисторов и значения коллекторной нагрузки и практически поддерживать-его на постоянном уровне во всем диапазоне работы устройства, то есть при

изменящемся значении воспринимаемого светового, потока Ф это обеспечивает действительное расширение диапазона преобразования предлагаемого устройства в несколько раз.

Эффективное расщирение диапазона преобразования предлагае.мого .устройства не может быть обеспечено без повышения его тер.мостабильности. Диа пазон преобразования устройства определяется приращением частоты генерации Af на его выходе, которое должно быть прямо пропорционально фототоку I р воспринимающих фотодиодов 15, 16 то есть

Af

где С - емкость конденсаторов 7, 8;

Е напряжение заряда конденсаторов 7,8.,

Таким образом, требуемый диапазон преобразования обеспечивается при наличии необходимой термостабильности устройства, что становится возможным, в частности,

благодаря использованию свойства фотодиодов разделять свою фото-и термосоставляющую. Для этого в устройство введены дополнительные фотодиоды 13, 14, одного типа с воспринимающими фотодиодами, каждый из которых подсоединен параллельно транзисторам 11, 12 со свободным коллектором. Фотодиоды 13, 14 затемнены и предназначены компенсировать темповой ток воспринимающих фотодиодов, который является термочувствительным.

Так как фотодиоды устройства, находятся в одном месте, то температурные условия их работы одинаковы. Фотодиоды 13, 14 обеспечивают подзаряд темповым термочувствительным током основных конденсаторов 7, 8, компенсируя тем самым влияние

темнового тока воспринимающих фотодиодов 15, 16 на разряд конденсаторов 7, 8. Допо.лнителЬная цепочка, состоящая из последовательно соединенных конденсатора 9 (10) и транзистора со свободным коллектором- 11 (12) служит для осуществлени я компенсации то.ка I «о запертого ключевого транзистора 1 (2) при разряде оснбвного конденсатора 7(8). Это осуществляется следующим образом: при разряде конденсатора 7 (8) после запирания транзистора 1 (2), эмиттерный переход транзистора 11 (12) оказывается включенным в запирающем направлении и через него протекает обратный ток, который обеспечивает подзаряд основного конденсатора 7 (8). Таким образом осуществляется термокомпенсация устройства по обратному току1ко, также оказывающему влияние на диапазон преобразования. Расщирение диапазона преобразования предложенного устройства за счет указанных выше факторов позволяет увеличить универсальность использования преобразователя, упростить соответствующие системы контроля и измерения светового потокаФормула изобретения Преобразователь светового потока .. готу генерируемых импульсов, содержащий двухтранзисторный мультивибратор с коллекторно-базовыми связями на транзисторах типа р-п-р и нелинейной коллекторной нагрузкой в виде транзисторов с противоположной относительно ключевых транзисторов струк-турбй с подстроечными базовыми резисторами нагр/зочных транзисторов, основными воспринимающими фотодиодами, включенными в разрядные цепи основных времязадающих конденсаторов, одни обкладки которых подключены к точкам соединения коллекторов ключевого и нагрузочного транзисторов одних плеч, а другие обкладки соединены с базами ключевых транзисторов противоположных .плеч мультивибратора, отличающийся тем, что, с целью раси ирения диапазона преобразования, в него введень; четыре дополнительных фотодиода, два из которых находятся в затем661725

-0-

0 + ненном состоянии, а два являются воспринимающими, и две дополнительные цепочки, в которых последовательно соединены конденсатор и транзистор со свободным коллектором, причем каждая из них подсоединена параллельно основному конденсатору так, что эмиттеры транзисторов дополнительных цепочек соединены с катодами основных воспринимающих фотодиодов, которые подсоединены к базам противоположных ключевых транзисторов и аноды которых подключены к эмиттерам нагрузочных транзисторов и минусовой шине источника питания, два дополнительных фотодиода, находящиеся в затемненном состоянии, одного типа с восприни маю1ЦИ1 ш, подсоединены каждый анодом к эмиттеру транзистора со свободным коллектором, а катодом к его базе, а два дополнительных воспринимающих фотодиода подключены анодами к базам транзисторов, являющихся коллекторной нагрузкой ключевых транзисторов, а катоды их соединены с эмиттерами ключевых транзисторов и с плюсовой щинрй источника питания, куда подключены, также вторые выводы и подвижные контакты подстроечных резисторов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 282765, кл. G 02 F 7/00, 18.06.69. 2.Будянов В. П. Релаксационные генераторы импульсные преобразователи неэлектрических величин. 1974, с. 108, табл. 17, № 3.